天線系統的制作方法

本申請涉及一種天線系統。

背景技術：

天線是在無線通訊系統中用來發(fā)射與接收電磁波能量的重要元件，如果少了天線，則無線通訊系統將無法有效地運行。

參照圖1所示，其為現有的天線系統1示意圖。天線系統1包括一輻射元件11、一饋電部12以及一接地平面部13。輻射元件11為單極結構，輻射元件11上的饋入點與饋電部12彼此耦接，以饋入接地平面部13形成天線系統1。因此，通過饋電部12由一電流使其在輻射元件11產生諧振，利用諧振產生的波段，使其接收或發(fā)射特定頻段的信號。

然而，天線系統1的頻段只能覆蓋某一部分的范圍，因此在不同頻段的需求下會有所限制，因此，如何能夠在不增加尺寸的情況下增加天線的頻寬，已成為本領域的重要課題之一。

技術實現要素：

根據上述問題，本發(fā)明對應地提出新的天線系統。

本發(fā)明公開的實施例的天線系統包括這樣一種天線系統，其包括：一接地平面部；一輻射元件，其長度為λ/4的奇數倍；一饋電部，其形成于該輻射元件的一端部；以及一傳輸線，其一端耦接于該饋電部的該端部，另一端耦接至該接地平面部，該傳輸線的長度小于λ/4；其中，該傳輸線位于該輻射元件與該接地平面部之間，該傳輸線的一部分、該輻射元件的一部分與該接地平面部的一平面相互平行設置。

本發(fā)明的精神在于在不增加天線系統尺寸的情況下，利用傳輸線的阻抗匹配來使天線的頻寬得到拓展。

上文已相當廣泛地概述本申請的技術特征及優(yōu)點，從而使下文的 本申請的詳細描述得以獲得更好的了解。構成本申請的權利要求所保護的其它技術特征及優(yōu)點將描述于下文。本申請所屬技術領域的普通技術人員應了解，可相當容易地利用下文公開的概念與特定實施例作為修改或設計其它結構或制程而實現與本申請相同的目的。本申請所屬技術領域的普通技術人員還應了解，這種等效形式也不脫離所附權利要求所限定的本申請的精神和范圍。

附圖說明

由以下詳細說明和附圖可以更好地了解本申請所公開內容的各方面。注意的是，根據產業(yè)的標準實施方式，各種特征并非按照比例圖示繪制。實際上，為了清楚地討論，可以任意增大或縮小各種特征的尺寸。

圖1圖示了現有的天線系統的示意圖；

圖2圖示了本發(fā)明的天線系統的實施例的示意圖；

圖3圖示了本發(fā)明的天線系統的等效簡化電路；

圖4圖示了本發(fā)明的天線系統的相關阻抗的史密斯圖(S-Parameter[Impedance View])；

圖5圖示了本發(fā)明的天線系統通過電容使天線阻抗匹配入50歐姆的史密斯圖；

圖6圖示了現有的天線系統的史密斯圖；以及

圖7圖示了本發(fā)明的天線系統的對數幅值阻抗的圖。

附圖標記說明

1、2：天線系統

11、21：輻射元件

12、22：饋電部

13、23：接地平面部

24：傳輸線

41：電壓駐波比圓

43、45：阻抗圓。

具體實施方式

以下公開的內容提供了許多不同的實施例或示例，用于實施本申請的不同特征。元件與配置的特定示例的描述如下，以簡化本申請的公開內容。當然，這些僅為示例，并非用于限制本申請。例如，以下描述的在第二特征上或上方形成第一特征可以包括形成直接接觸的第一特征與第二特征的實施例，也可以包括在第一特征與第二特征之間形成其他特征的實施例，因而第一特征與第二特征并非直接接觸。此外，本申請可以在不同示例中重復元件符號和/或字母。這種重復是為了簡化和清楚的目的，而非表示不同實施例和/或所討論的架構之間的關系。

此外，本申請可以使用空間對應詞語，例如“之下”、“低于”、“較低”、“高于”、“較高”等類似詞語的簡單說明，以描述附圖中一元件或特征與另一元件或特征的關系?？臻g對應詞語用于包括除了附圖中描述的方位之外，裝置使用或操作的不同方位。裝置可能被定位(旋轉90度或是其它方向)，并且可以相應地解釋本申請使用的空間對應描述?？梢岳斫獾氖牵斠粋€特征形成于另一個特征或基板上方時，可以有其他特征存在于它們之間。

圖2圖示了本發(fā)明的天線系統的一實施例的示意圖。如圖2中所示，一天線系統2包括：一輻射元件21、一饋電部22、一接地平面部23以及一傳輸線24。在本實施例中，接地平面部23可以是具有一接地平面的印刷線路板，并作為天線系統2的接地元件，應注意的是，接地平面部23的形狀并不局限于圖2中所示的形狀，實際上可以根據不同的要求或設計，將接地平面部23設計為正方形或其他多邊形。輻射元件21為單極結構，并耦接至傳輸線24，輻射元件21會在所要的頻率產生諧振，在本實施例中，輻射元件21的長度為饋電部22至輻射元件21的末端的總長，形成一L形，其長度可以為λ/4的奇數倍，例如3λ/4、5λ/4…等，應注意的是，λ是要接收的信號頻率的波長。因此，輻射元件21的具體形狀與尺寸并不局限于此，以能確實輸出和接收預設頻段的信號為考慮。例如，可以是金屬片或是電路板上的跡線，但本發(fā)明不限制于此。

饋電部22形成于輻射元件21的一端部，例如，可以與一同軸傳輸線耦接，以由同軸傳輸線輸出或接收不同頻段的信號。傳輸線24作 為一阻抗轉換器，其能夠改善阻抗頻寬，且傳輸線24的一端耦接于饋電部22的該端部，另一端耦接至接地平面部23。在本實施例中，傳輸線24的長度為饋電部22至接地平面部23的總長，形成“ㄇ”字形，其長度為小于λ/4的奇數倍，在本實施例中，傳輸線24的長度優(yōu)選地約為λ/8。應注意的是，在傳輸線24的長度不為λ/4的奇數倍時，傳輸線24就不會構成一輻射元件，由此可知，本發(fā)明僅是利用傳輸線24作為等效電感使用，以提供天線系統2更好的匹配條件。因此，輻射元件21的具體形狀與尺寸并不限制于此，例如，可以是金屬片或是電路板上的跡線，但本發(fā)明不限制于此。其中，傳輸線24位于輻射元件21與接地平面部23之間，且傳輸線24的一部分、輻射元件21的一部分與接地平面部23的一平面相互平行設置。具體來說，在本實施例中，傳輸線24的“ㄇ”字形中長度最長的部分和輻射元件21的L形中長度最長的部分相互平行設置，并且又共同平行于接地平面部23的一平面以構成耦合段，然而，本發(fā)明不限制于此。本發(fā)明的天線系統可以為一體成型的，而與現有的天線系統不同的是，本發(fā)明的天線系統增加了傳輸線24以增加阻抗頻寬。

圖3圖示了本發(fā)明的天線系統的等效簡化電路。其中，符號C代表天線系統2的輻射元件21與接地平面部23之間的耦合電容，符號L代表一并聯電感，其大小可以通過調整傳輸線24的長度來改變，除此之外，傳輸線24作為電感時，其損耗要比實際的電感元器件小，而且可以把更多的能量耦合到輻射元件21上，從而使天線系統2的頻寬得到拓展，以符合設計所需的阻抗以及頻率范圍。

具體來說，在設計天線系統2時，會先由輻射元件21在所要的頻率上產生諧振，接著調整傳輸線24的長度，以在所需的頻率范圍得到正確的阻抗。在調整好傳輸線24之后，可使用一集總式(lumped)電容C_match來使天線阻抗匹配入50歐姆。在本申請中，對現有的單極天線系統1和本發(fā)明的天線系統2進行了阻抗頻寬方面的比較，應注意的是，現有的單極天線系統1的輻射元件11和本發(fā)明的天線系統2的輻射元件21的諧振頻率都為930MHz，在反射損耗(return loss)在-6dB之下，覆蓋全球移動通信系統標準850(GSM850)和全球移動通信系統標準900(GSM900)。輻射元件11和輻射元件21的尺寸都為 5mm*65mm，接地平面部13和接地平面部23的尺寸則為65mm*120mm、厚度為1mm的FR4基板。

進行傳輸線匹配可以將圖4中的阻抗調整至理想位置，如圖4中所示，其中，一電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio,VSWR)圓41的阻抗為3(其表示反射損耗等于-6dB)。在圖4中，還包括一阻抗圓43和一阻抗圓45，其中，阻抗圓43大于阻抗圓45。請同時參考圖2和圖4，阻抗圓43代表了相互平行的傳輸線24的該部分與輻射元件21的該部分之間的距離L1大于相互平行的傳輸線24的該部分與接地平面23的該平面之間的距離L2的情況；也即，阻抗圓43代表了本實施例中傳輸線24的“ㄇ”字形中長度最長的部分和輻射元件21的L形中長度最長的部分彼此的距離L1大于傳輸線24的“ㄇ“字形中長度最長的部分和接地平面部23的該平面彼此的距離L2的情況；而阻抗圓45代表了L1小于L2的情況。具體來說，阻抗圓43代表了L1為2mm且L2為1mm時的情況；阻抗圓45代表了L1為1mm且L2為2mm時的情況。實際上，在其他條件保持不變的情況下，L1小于L2可以使天線系統2得到更好的頻寬呈現。

圖5圖示了通過電容C_match使天線阻抗匹配入50歐姆的史密斯圖。本發(fā)明中使用匹配的阻抗特性和切比雪夫阻抗匹配(Chebyshev matching)相似，其目的在于改善阻抗頻寬。圖6圖示了現有的直饋式單極天線系統(即，天線系統1)的史密斯圖。表1為兩種天線系統配置得到的阻抗的比較表。

表1

通過采用本發(fā)明的天線系統2，可用的阻抗頻寬由93MHz增加至159MHz，增加了69.5％。圖7圖示了本發(fā)明的天線系統的對數幅值阻抗的圖。其中，縱軸為回波損耗(return loss)，單位為分貝(dB)；橫軸為頻率，單位為千兆赫(GHz)。如圖7中所示，GSM850和GSM900的相對應頻率的回波損耗都位于-6分貝以下，因此，本發(fā)明的天線系統2的輻射元件21的阻抗頻寬足夠覆蓋GSM850和GSM900。

前述內容概述了一些實施方式的特征，因而，本領域的技術人員可以更加理解本申請公開內容的各個方面。本領域的技術人員可以容易地使用本申請公開的內容作為基礎，用于設計或修改其他制程與結構而實現與本申請所述的實施方式具有相同目的和/或達到相同優(yōu)點。本領域的技術人員還應理解的是，這種等價架構并不脫離本申請公開內容的精神與范圍，以及在不脫離本申請公開內容的精神與范圍的情況下，本領域的技術人員可以進行各種變化、取代和替換。